黑豆蛋白多肽的降血糖机制

近日，来自美国伊利诺伊大学的研究团队在Journal of Functional Foods上发表了一篇研究文章关于黑豆源蛋白多肽降血糖的机制，研究评估黑豆水解蛋白分离物（HPI）及其纯肽在体内、体外和体内对葡萄糖吸收的影响，证明黑豆HPI是一种廉价的生物活性化合物食物来源，可用于血糖管理。

糖尿病是一种慢性非传染性多因素疾病，主要由胰岛分泌或利用缺陷引起。糖尿病治疗包括饮食改变、减肥、运动和使用药物来改善葡萄糖稳态平衡。大多数葡萄糖吸收发生在小肠，这与内分泌调节、免疫监测、与肠道微生物组的相互作用以及营养物质的吸收、分布、代谢和排泄有关，在游离葡萄糖浓度增加后，顶端膜中的吸收通过钠葡萄糖连接转运蛋白-1（SGLT1）发生，导致蛋白激酶CII活化，进而导致葡萄糖转运蛋白-2（GLUT2）从细胞内小泡易位到顶端膜。肽是在胃肠道消化过程中从膳食蛋白质中或通过加工蛋白质产生的，较大的肽可以通过细胞旁运输和内吞被肠上皮细胞吸收，一旦到达循环和靶器官，它们可以发挥不同的生物学功能。

研究发现常见的豆类生物活性肽不仅具有抗高血压、抗炎、抗氧化和抗癌潜力，而且碱性磷酸酶酶解黑豆蛋白可以产生具有降血糖做用的多肽。黑豆源多肽阻断了GLUT2和SGLT1，能够显著降低体外葡萄糖吸收和摄取。In silico模型揭示了黑豆多肽AKSPLF，ATNPLF、FEELN和LSKSVL能够阻断葡萄糖转运蛋白GLUT2和SGLT1与它们的蛋白基序相互作用。研究发现，肽与GLUT2的相互作用主要是疏水嵌入以及蛋白质基序中的极性相互作用。GLUT2与肽FEELN和LSKSVL的相互作用比阳性对照根皮素（4.35 kcal/mol）具有更低的自由能（分别为7.91和5.24 kcal/mol）。肽FEELN对GLUT2具有最低的抑制常数（1.5μM）肽AKSPLF对SGLT1的抑制常数（Ki）最低（0.452μM）。SGLT1与AKSPLF（8.66 kcal/mol）、ATNPLF（7.20 kcal/mol）和FEELN（6.44 kcal/mol）的自由能值低于阳性对照根皮素（4.44 kcal/mol）。这些相互作用主要是多肽与SGLT1和GLUT2蛋白极性以及疏水性的相互作用，肽与SGLT1的结合作用更紧密。因此，进一步研究发现肽AKSPLF、ATNPLF、FEELN和LSKSVL抑制参与碳水化合物代谢的酶（a-淀粉酶和a-葡萄糖苷酶）和DPP-IV，而参与碳水化合物代谢的酶和DPP-IV是糖尿病治疗分子靶点。而且，10mg/mL的黑豆水解蛋白分离物就可以使细胞内氧反应物质的形成减少71%，保护组织细胞免受氧化应激这种降低ROS的潜力有助于提高胰岛素敏感性并降低内皮细胞凋亡的风险。

图1 黑豆肽AKSPLF与葡萄糖转运蛋白GLUT2和SGLT1基序相互作用的分子对接

（A） GLUT2和SGLT1蛋白与AKSPLF肽

（B） AKSPLF在葡萄糖转运蛋白GLUT2和SGLT1的催化位点相互作用

因此，黑豆作为一种天然食品，蛋白部分可以作为生物活性化合物的廉价替代食物来源，为糖尿病患者血糖水平调控提供帮助。

参考文献：

Mojica L, Elvira G, MÁ Granados-Silvestre, et al. Evaluation of the hypoglycemic potential of a black bean hydrolyzed protein isolate and its pure peptides using in silico, in vitro and in vivo approaches[J]. Journal of Functional Foods, 2017, 31:274-286.